Boundary Scan Days 2009

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1 Boundary Scan Days 2009 Einsatz von Virtual JTAG (Altera) für Flash - & EEPROM - Programmierung Dammert Tobias & Knüppel Lars Nokia Siemens Networks GmbH & Co. KG Standort Bruchsal Test Engineering 1 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

2 Agenda Herr Knüppel Einführung Motivation Lösungsansatz Herr Dammert Anwendungsbeispiel Umsetzung/Erstellung 2 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

3 Nokia Siemens Networks GmbH & Co. KG Standort Bruchsal Nokia Siemens ist ein Gemeinschaftsunternehmen zwischen der deutschen Siemens AG & der finnischen Nokia Oyj Das Nokia Siemens Networks Produktportfolio besteht aus Hard- und Softwarekomponenten für Sprach- und Datenkommunikation in Fest- und Mobilfunknetzen sowie Dienstleistungen zur Konfiguration, Installation und Wartung. 3 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

4 Motivation / Problemstellung Motivation Frequenzmessung (z.b. Quarze) aufgrund fehlerhafter Bestückung Erhöhung des Test Coverage Kein Funktionstest Programmierung von Config-EEPROMS (Hervorragender Support von Goepel bei der Beseitigung der Quartus II Bugs) Ansatz Verwendung der prüflingseigenen Ressourcen a) durch Prozessoren (Umfangreiches Know-how, hohe Komplexität) b) durch FPGA s (Know-how erforderlich, schnellerer Einstieg) Entscheidung Verwendung der Altera FPGA s Entwicklungstools verfügbar Know-how verfügbar 4 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

5 Prinzip / Ansatz FPGA Test Design Counter Prog. Config Prom Firmware Clock Generator Signal Routing Serial Flash Loader von Altera Zugriff auf alle Pins (auch ohne BSCAN Funktionalität) 5 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

6 BScan test BScan programming Die Anwendung Unit Under Test Clock source Altera Cyclone FBGA s Cyclone family familiy BSCAN Device FPGA Result Interface similar to I²C-Bus FPGA Realtime test design programmed by BSCAN IEEE1149 Goepel CASLAN command language IEEE1149 SVF programming via CASCON Galaxy 6 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

7 Ablauf / Fazit / Fragestellung Ablauf Erstellen eines Prototypen FPGA Design mit VHDL Programmierung des Design via SVF mit CASCON GALAXY Entwurf der FPGA Steuerung mit der CASLAN-Syntax Fazit Nutzen abhängig vom Board Design Einfache Anwendungen kurzfristig realisierbar Genauigkeit der Frequenzmessung abhängig vom BG Referenztakt Bei steigender Komplexität steigt der Steuerungsaufwand Fragen: Schnellere Programmierung möglich, Echtzeit? RAM, Flash, etc. testbar? Einfachere Steuerungsfunktionalität? 7 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

8 BSCAN Altera FPGA Virtual JTAG Interface Unit Under Test Altera Cyclone Altera FBGA s Cyclone familiy familiy FPGA Realtime test design Design including Virtual JTAG 8 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

9 Anwendungsbeispiel(1) Prüfling 9 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

10 Anwendungsbeispiel(2) Prüfling 10 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

11 Anwendungsbeispiel(3) Aufbau des Prüflings 2 * FLASH - Bausteine 10 * RAM - Bausteine 11 * BSCAN - IC s ca. 50 * Logic - Cluster 11 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

12 Anwendungsbeispiel(4) Aufbau - Flash-Zugriffe OE/WE D0 D7 A0 A22 WE-Signal OE/WE D0 D7 A0 A22 OE/WE D0 D7 A0 A22 OE/WE D0 D7 A0 A22 Die Ansteuerung des Flash ist über 3 BSCAN - Bauelemente möglich Das WE-Signal ist über die Backplane zugreifbar! 12 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

13 Anwendungsbeispiel(5) Besonderheit des Prüfling (1) Der Flash kann vollständig über einen FPGA angesteuert werden Einsatz für Virtual JTAG von ALTERA 13 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

14 Anwendungsbeispiel(5) Besonderheit des Prüfling (2) Der Flash kann vollständig über einen FPGA angesteuert werden Einsatz für Virtual JTAG von ALTERA 14 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

15 Standard JTAG vs. Virtual JTAG? Unterschied und Möglichkeiten (1)? Standard JTAG Extest VIRTUAL JTAG User Register Core TAP Core TAP Core-Logik abgetrennt Aus- und Eingänge werden über BSCAN gesteuert Pins ohne BSCAN-Zelle können nicht kontrolliert werden Frequenz Pin = 1 / (TCK * BSCAN-Zellen + Overhead) Direkter Zugriff auf Core-Logik möglich Aus und Eingänge werden vom Core gesteuert Pins ohne BSCAN-Zelle können kontrolliert werden Frequenz Pin = TCK/2 15 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

16 Standard JTAG vs. Virtual JTAG? Unterschied und Möglichkeiten (2)? Standard JTAG Extest VIRTUAL JTAG User Register Core TAP Core TAP Core-Logik abgetrennt Aus- und Eingänge werden über BSCAN gesteuert Pins ohne BSCAN-Zelle können nicht kontrolliert werden Frequenz Pin = 1 / (TCK * BSCAN-Zellen + Overhead) Direkter Zugriff auf Core-Logik möglich Aus und Eingänge werden vom Core gesteuert Pins ohne BSCAN-Zelle können kontrolliert werden Frequenz Pin = TCK/2 16 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

17 Umsetzung/Erstellung (1) FPGA-Design Erstellung Megafunction / sld_virtual_jtag aus Altera Library ermöglicht den direkten Zugriff auf den Core des Bauelementes über TDI/TDO/TMS/TCK/TRST 17 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

18 Umsetzung/Erstellung (2) FPGA-Design Erstellung Nachbildung einer BSCAN-Zelle OUT und IN wurden im FPGA-Code getrennt beschrieben und über einen IO-Buffer geführt. Ermöglicht das gleichzeitige Treiben und Messen der Pins 18 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

19 Umsetzung/Erstellung (3) FPGA-Design Erstellung Virtual Connector Anwender spezifischer FPGA-Code zur Ansteuerung des Flashs. Verilog HDL / VHDL 19 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

20 Umsetzung/Erstellung (4) FPGA-Design Erstellung Beschreibung der Aus- und Eingänge Datenword 1 Datenword 2 Datenword 319 Datenword 320 End- Adresse Start- Adresse Ready bit D0..D7 D0..D7... D0..D7 D0..D7 A0..A22 A0..A22 1 bit 1 bit Ein Virtual_DRSHIFT schreibt in dieses Register Start bit Ein Virtual_IRSHIFT schreibt in dieses Register 20 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

21 21 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel Umsetzung/Erstellung (4) Beispiel Erase Flash - detail

22 Umsetzung/Erstellung (5) Einbindung in CASCON Instructions in Cascon Library einfügen 22 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

23 Umsetzung/Erstellung (6) Einbindung in CASCON Data Register in Cascon Library einfügen IR Formel = (Länge IR-Register) + Adresse IR Beispiel = (3) [Wenn IR kleiner 4, muss 4 verwendet werden] DR Formel = (Länge DR-Register) DR Beispiel = (0-2067) Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

24 Umsetzung/Erstellung (7) Aufruf in CASCON Ansteuerung des FPGA Codes aus Caslan ldi D3, JTAG_HUB_VIRTUAL_IR; irshift; ld D3, VIRTUAL_IR, temp_var_5; drshift; ldi D3, JTAG_HUB_VIRTUAL_DR_2608; irshift;... ld D3:VIRTUAL_DR_2608,temp_var_2608; drshift; ldi D3, JTAG_HUB_VIRTUAL_DR_2608; irshift;... drshift; ld temp_var_2608, D3:VIRTUAL_DR_2608; Laden einer Instruktion in den FPGA Ein Register des FPGA s beschreiben Ein Register des FPGA s lesen 24 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

25 Umsetzung/Erstellung (8) Beispiel Erase Flash - detail PROC READ_STATUS_AND_WAIT_FINISH_2608_for_erase; begin timeout := 0; CLOCK RUNIDLE, 25; wait 2000; ld D3:VIRTUAL_DR_2608,0;drshift; ld SHIFT_REGISTER_2608, D3:VIRTUAL_DR_2608/m; ror SHIFT_REGISTER_2608,2606; ld ready, SHIFT_REGISTER_2608; while (!ready) do write ('!'); wait 2000; CLOCK RUNIDLE, 25 drshift; ld SHIFT_REGISTER_2608, D3:VIRTUAL_DR_2608/m; ror SHIFT_REGISTER_2608,2606; ld ready, SHIFT_REGISTER_2608; timeout := timeout +1; if timeout > 60 then writeln ('ERROR = TIMEOUT'); STOP 300; end; end; end; PROC ERASE; begin end; ldi D3, JTAG_HUB_VIRTUAL_IR; irshift; ld VIRTUAL_IR, 11010b; drshift; ldi D3, JTAG_HUB_VIRTUAL_DR_2608; irshift; and temp_var_2608, 0; or temp_var_2608, 1; rol temp_var_2608, 2607; ld D3:VIRTUAL_DR_2608,temp_var_2608; drshift; CALL READ_STATUS_AND_WAIT_FINISH_2608_for_erase; writeln (''); 25 Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

26 Fragen und Diskussion jetzt aber auch später Nokia Siemens Networks Co. KG Werner-von-Siemens-Strasse Bruchsal Tobias Dammert Test Engineer Phone Lars Knüppel Test Engineer Phone Nokia Siemens Networks Tobias Dammert & Lars Knüppel

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